本篇要說的，是一個二十億年前，真核細胞的祖先如何依靠“圍墻”打贏“第一次喪屍危機”的故事。

真核細胞的象征

初中生物就學過細胞的結構，動物細胞結構主要有細胞核、細胞質、細胞器、細胞膜。由這些結構組成的細胞是真核細胞，之所以叫這個名字正如字面上的意思——這些細胞都有細胞核。

真核細胞的出現於大約15~20億年之前，它們是進化史中最重要的一步，因為突破瞭細菌的體積限制，它們可以長得非常大，平均來說是細菌的1萬~10萬倍，擁有瞭充裕的空間之後，細胞才得以大展身手，進化出復雜的細胞器和功能，而高度復雜的功能使協作成為可能，多細胞生物的出現也依賴於此；世界上所有的復雜生命都是由真核細胞組成的，人類當然也不例外，這是生命第一次躍升的基礎。

當我第一次知道真核細胞的出現源於一次偶然——一枚古菌吞下瞭一枚細菌之時，我想當然地認為那枚細菌是細胞核。但是隨後我就瞭解到，其實被吞的可憐細菌是線粒體，當然後來還吞下瞭一些可以光合作用的藍細菌，也就是葉綠體的原型。

不過這與細胞核都沒有關系，細胞核是一個特殊結構，它既非繼承自古菌也非繼承自細菌，完全是真核細胞出現後才進化出的，也就是說它有必須存在的意義，那麼這個意義到底是什麼呢？

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細胞核之迷

這個難題目前還有一定的爭議性，但是有一種猜想的可能性較高，我們似乎可以從其中窺探到可怕的、真核生命最初的“喪屍危機”。

首先讓我們來認識一下細胞核——我們都知道這是一個包裹著DNA的球形結構。細胞核的外層並不是一個完全獨立的結構，本質上來說它是內質網的一部分，多數細胞核還保持著與內質網的連接。也就是說細胞核在進化上是來源於內質網的變形，它的表面存在著數量很多的核孔方便與細胞質進行物質交換，也就是將信使RNA釋放到細胞質中合成蛋白質。

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細菌不僅沒有細胞核，就連DNA也與真核生物的不同，細菌的DNA通常是環狀的。但是真核生物則不同，正如我們所知人類有23對染色體，DNA都是斷成一節一節的。

更有意思的是我們自認為理應更高級的真核細胞DNA其實利用率非常低，細菌的DNA非常精煉，沒有多餘無用的信息，幾乎每個基因都有實際用處；但真核細胞則顯得非常怪異，絕大多數都是從來不會表達的DNA，這在初中生物中也有學過，叫“內含子”，人類的DNA長鏈中高達98.5%都是“內含子”！

人類常常驚嘆於生命的精致與優雅，自然總是會在一些精妙的地方表現出實用與美感的完美結合，所以早期生物學傢雖然不知道內含子是幹什麼用的，但是他們相信這一定有不為我們所知的特別用處，可能其中就藏著我們勝過細菌的關鍵。當年我們的生物老師是這樣說的——這些多餘的DNA是用來緩沖突變的，因為多數突變是有害的，如果發生在外顯子中對生物生存就會很不利，所以需要大量的內含子來緩沖。

當年的我雖然小，但是卻對這種說法感到奇怪——突變是概率事件，無論塞多少無用的基因進去也不可能減少有用基因的突變，每兩個堿基之間的突變是不會相互影響的。

事實證明，當年的我雖然沒有站起來大聲質疑老師，但確實猜對瞭，內含子並不是用來應對突變的，事實上它們一開始的出現根本不是進化所需（但現在確實有用），而是一次可怕的“喪屍圍城”，肆虐在我們基因組中的“喪屍基因”瘋狂地復制著自己，而它們就是內含子的來源瞭。

瘋狂復制

生命史上的第一次喪屍危機

這裡所說的“喪屍基因”倒不是說它會讓生物體變在喪屍，而是說它們有一種非常糟糕的、類似喪屍的特征——無限增殖。

這個基因的出現很可能是一個偶然，而且它也沒有什麼如你們想象中的特別能耐，說起來甚至有一點好笑，隻是因為它可以“剪自己”而已。

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DNA的工作第一步當然是轉錄成RNA，但是“喪屍基因”轉錄出的RNA卻不一樣，它不會像其他RNA一樣老實地去翻譯蛋白質，而是會自發地折疊成一個形狀，這種變成後的RNA具備瞭一種特殊的化學活性，它可以把自己的母親，也就是“喪屍基因”從DNA鏈條上剪下來。剪下來的“喪屍基因”會與細胞中遊離的堿基配對，復制自己，然後再偷偷地整合到其它DNA鏈條上。

DNA復制

這樣一來，不需要多久，DNA鏈條上就會到處都是“喪屍基因”，這些基因什麼活也不幹，隻是不斷地增殖增殖，將整個基因組搞的烏煙瘴氣。我們真核生物的基因之所以是一段一段的，就是拜“喪屍基因”所賜，給剪斷瞭導致的。人類基因組裡有一半都是“喪屍基因”或者它們突變失去功能的“遺體”，平均每個基因中都有三個“喪屍基因”，有死有活。

借刀殺人之計

當然，真核細胞也不可能毫無對策，對付“喪屍基因”的最好方法就是以毒攻毒。細胞中出現瞭一種特殊的蛋白質，可以將“喪屍基因”產生的“RNA剪刀”包裹起來為我所用，在每次轉錄後都將那些不需要的基因產生的RNA片斷剪下來丟掉。

但是這裡存在一個問題——這把剪刀似乎不夠鋒利，它在剪RNA時所消耗的時間不短，但是核糖體翻譯RNA的速度卻特別快。如果它們都是混在一起的話，還沒等“RNA剪刀”去除多餘的部分，有問題的RNA就已經被翻譯成有問題的蛋白質瞭！

這也就是細菌對於“喪屍基因”零容忍的原因瞭，這東西一但出現在細菌體內就一定會完蛋，幾乎所有的細菌都沒有被“喪屍基因”感染。

畫地為牢之法

真核細胞呢？這可能就是細胞核存在的原因：一個十分簡單粗暴的方法解決問題——把核糖體與問題RNA分開。

這樣就有充足的時間減掉問題RNA上的錯誤部分瞭，修整好的RNA穿過核孔再與核糖體相遇，就能正常工作瞭。

這樣，真核細胞通過“借刀殺人”與“畫地為牢”，成功解決瞭第一次“基因喪屍危機”。

大難不死必有後福

危機解決後我們甚至還有一些意外收獲，不再為害的內含子給真核生物帶來瞭兩個好處：

其一是無用基因在被剪刀開時偶爾也可以部分參與蛋白質的合成，這就像是一個不斷創新的廚師嘗試著更多的滋味組合。正因如此，人類僅有的2.5萬個基因竟然可以合成多達6萬種蛋白質。

其二是變得巨大的基因組讓細胞生化活動減速，減速其實是一件好事，不僅可以延長細胞生命，還讓細胞開始積攢DNA和基因，有機會和餘力探索更廣大的復雜性。

這就是細胞核的故事，一個大戰喪屍因禍得福的故事。

我是酋知魚，一個有點東西的科學作者，歡迎關註！